JP2022527958A - 横型５軸フラップマシニングセンタ - Google Patents

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Abstract

本発明は横型５軸フラップマシニングセンタを開示し，支持ベースと、支持ベースに設置されたベッド及び支持ベースに設置されたコラムを含み、前記ベッドとコラムは接続アームを介して固定接続され、前記支持ベースにさらにフラップ装置が設けられ、前記ベッドのコラムに向かう片側に、ベッド上でＸ方向に沿ってスライド可能なＸ方向スライド板が設けられ、前記フラップに、作業台を駆動してフラップとＸ方向スライド板の間で位置交換させることができる第３駆動ユニットが設けられる。本発明に記載の横型５軸フラップマシニングセンタにフラップ装置が設置され、フラップが水平状態にある時にワークの取り付け及び取り外しを行い、且つフラップが垂直状態にある時に作業台をベッドに搬送することができ、着脱効率を向上させ、２つのスクリューロッドと２つのライナーによる構造を採用し、主軸の剛性が高く、特にアルミニウム合金の航空機エンジン部品、円柱部材の効率的で、高精度の加工に適し、Ａ／Ｂ軸揺動式フライスヘッドの形式を採用し、機械全体の構造配置が合理的であり、より高い加工精度及び加工効率を保証する。【選択図】図１

Description

本発明は工作機械における全体構造の技術分野に関し、具体的には横型５軸フラップマシニングセンタに関する。
中国の航空産業の急速な発展に伴い、様々なプレートタイプのキャビティ部品を加工するニーズがあり、加工効率及び精度を向上させるために、多くの工作機械はワークを加工ステーションに垂直にクランプし、フライスは工作機械の主軸に横向きに取り付けられる。現在、横型５軸マシニングセンタはワークを加工ステーションに直接取り付けているが、取り付け作業の操作が難しく、特に切削の除去割合が大きい航空機エンジン構造部材の加工において、製造効率が大幅に低下し、中国国内の航空宇宙産業におけるアルミニウム合金部材の効率的で、高精度の加工設備に求められる要件を満たすことができない。
本発明は上記の課題に対して、横型５軸フラップマシニングセンタを開発し設計したものであり、本発明が採用する技術的手段は以下のとおりである。
横型５軸フラップマシニングセンタであって、支持ベースと、支持ベースに設置されたベッド及び支持ベースに設置されたコラムを含み、前記ベッドとコラムは接続アームを介して固定接続され、前記支持ベースにさらにフラップ装置が設けられ、前記フラップ装置は下部が支持ベースにヒンジ接続されたフラップと、フラップを駆動して反転させることができる第１駆動ユニットを含み、前記ベッドのコラムに向かう片側に、ベッド上でＸ方向に沿ってスライド可能なＸ方向スライド板と、Ｘ方向スライド板を駆動してスライドさせることができる第２駆動ユニットが設けられ、前記フラップに、作業台を駆動してフラップとＸ方向スライド板との間で位置交換させることができる第３駆動ユニットが設けられ、前記Ｘ方向スライド板に作業台をロックできるロック機構が設けられ、前記コラムにＹ方向スライド板が設けられ、前記Ｙ方向スライド板にＺ方向ラムが設けられ、前記Ｚ方向ラムにフライスヘッドが設けられる。
さらに、前記フラップの下部に第１支持ランナーが設けられ、前記Ｘ方向スライド板の下部に第２支持ランナーが設けられ、前記作業台の裏面の下部にスライドローラが設けられ、前記スライドローラは第１支持ランナー及び第２支持ランナー上でスライドさせることができ、前記作業台の上部にリミットスライド溝が設けられ、前記フラップの上部に第１リミットローラが設けられ、前記第１リミットローラをリミットスライド溝に入れて、且つリミットスライド溝に相対してスライドさせ、且つ作業台をフラップ上に制限することができ、前記Ｘ方向スライド板の上部に第２リミットローラが設けられ、前記第２リミットローラをリミットスライド溝に入れて、且つリミットスライド溝に相対してスライドさせ、且つ作業台をＸ方向スライド板上に制限することができる。
さらに、前記第１駆動ユニットは支持ベースにヒンジ接続されたフラップスクリューロッドと、フラップスクリューロッドの回転を駆動するフラップ駆動モータを含み、前記フラップの端面上部にフラップスクリューロッドと嵌合するスクリューロッドナットが設けられる。
さらに、前記第２駆動ユニットはＸ方向に沿ってベッドに固定されるラックと、Ｘ方向スライド板に取り付けられる歯車及び前記歯車を駆動するモータを含み、前記歯車はラックと噛み合う。
さらに、前記第３駆動ユニットはウォーム及びウォームを駆動するモータを含み、前記ウォームの軸方向はＸ方向に沿って設置され、前記作業台の裏面にＸ方向に沿って配列されるローラが設けられ、隣接するローラの間には隙間があって、前記ウォームと係合し、ウォームが回転する時にローラを押して移動させることにより作業台を駆動して移動させることができる。
さらに、前記ロック機構はＴ型ブロックと、支持ブロックと、タイロッドと、皿ばねと、ばね及びタイロッドの軸方向の移動を駆動する第４駆動装置を含み、前記支持ブロックはＸ方向スライド板に固定され、前記タイロッドはＴ型ブロック及び支持ブロックを貫通し、且つタイロッドの端部にＴ型ブロックを引っ張ることができる第１径方向突起が設けられ、前記ばねはＴ型ブロックと支持ブロックとの間に設置され、前記皿ばねはタイロッドに嵌められ、前記皿ばね及びＴ型ブロックはそれぞれ支持ブロックの外側及び内側に位置し、前記タイロッドに、皿ばねをタイロッドに制限する第２径方向突起が設けられ、前記皿ばねの両端はそれぞれ支持ブロック及び第２径方向突起に当接し、前記作業台の裏面に前記Ｔ型ブロックと嵌合するＴ型ロック溝が設けられる。
さらに、前記Ｙ方向スライド板はコラムの片側に設置され、工具マガジンはコラムの他方の側に設置され、前記コラムの側面に第１Ｙ方向スクリューロッドと、第２Ｙ方向スクリューロッドと、それぞれ第１Ｙ方向スクリューロッド及び第２Ｙ方向スクリューロッドを駆動する第１Ｙ方向駆動モータと第２Ｙ方向駆動モータが設けられ、前記Ｙ方向スライド板は第１Ｙ方向スクリューロッド及び第２Ｙ方向スクリューロッドに取り付けられ、前記Ｙ方向スライド板に２つのＺ方向スライドレールが設けられ、前記Ｚ方向ラムの両側はＺ方向スライドブロックを介してＺ方向スライドレールに取り付けられ、前記フライスヘッドはＡ／Ｂ軸揺動式フライスヘッドである。
従来技術と比較して、本発明に記載の横型５軸フラップマシニングセンタは以下の利点を有する。
１、フラップ装置を設置し、フラップの水平及び垂直位置の転換を実現し、フラップが水平状態にある時にワークの取り付け及び取り外しを行い、且つフラップが垂直状態にある時に作業台をベッドに搬送して、ワークを加工することができ、着脱効率を大幅に向上させる。
２、２つのスクリューロッドと２つのライナーによる構造を採用し、主軸の剛性が高く、特にアルミニウム合金の航空機エンジン部品、円柱部材の効率的で、高精度の加工に適する。
３、Ａ／Ｂ軸揺動式フライスヘッドの形式を採用し、機械全体の構造配置が合理的であり、より高い加工精度及び加工効率を保証する。
本発明の実施例の構造概略図である。 図１のＡ部の拡大図である。 図１のＢ部の拡大図である。 本発明の実施例に記載の作業台の立体構造概略図である。 図４のＣ部の拡大図である。 本発明の実施例に記載の作業台の他の角度からの立体構造概略図である。 本発明の実施例に記載の作業台の側面概略図である。 本発明の実施例に記載のベッドとＸ方向スライド板の構造概略図である。 本発明の実施例に記載のベッドとＸ方向スライド板の側面概略図である。 本発明の実施例に記載のベッド、Ｘ方向スライド板及び作業台の側面概略図である。 図１０のＤ部の拡大図である。 本発明の実施例に記載のウォームと作業台との係合関係の概略図である。 図１２のＥ部の拡大図である。 本発明の実施例に記載のロック機構の構造概略図である。 本発明の実施例に記載のコラムの他の角度からの立体構造概略図である。
図１から図１５に示すように、横型５軸フラップマシニングセンタは、支持ベース１と、支持ベース１に設置されたベッド２及び支持ベース１に設置されたコラム３を含み、前記ベッド２とコラム３は接続アーム４を介して固定接続され、前記支持ベース１にさらにフラップ装置５が設けられ、前記フラップ装置５は下部が第１ヒンジ６を介して支持ベース１にヒンジ接続されるフラップ７と、フラップ７を駆動して反転させることができる第１駆動ユニットを含み、前記ベッド２のコラム３に向かう片側に、ベッド２上でＸ方向に沿ってスライド可能なＸ方向スライド板８と、Ｘ方向スライド板８を駆動してスライドさせることができる第２駆動ユニットが設けられ、前記フラップ７に、作業台９を駆動してフラップ７とＸ方向スライド板８との間で位置交換させることができる第３駆動ユニットが設けられ、前記Ｘ方向スライド板８に作業台９をロックできるロック機構が設けられ、前記コラム３にＹ方向スライド板１０が設けられ、前記Ｙ方向スライド板１０にＺ方向ラム１１が設けられ、前記Ｚ方向ラム１１にフライスヘッド１２が設けられる。
前記フラップ７の下部に第１支持ランナー１３が設けられ、前記Ｘ方向スライド板８の下部に第２支持ランナー１４が設けられ、前記作業台９の裏面の下部にスライドローラ１５が設けられ、前記スライドローラ１５は第１支持シュート１３及び第２支持シュート１４上でスライドさせることができ、前記第１支持ランナー１３と第２支持ランナー１４は同軸に設置され、前記作業台９の上部にリミットスライド溝１６が設けられ、前記フラップ７の上部に第１リミットローラ１７が設けられ、前記第１リミットローラ１７をリミットスライド溝１６に入れて、且つリミットスライド溝１６に相対してスライドさせ、且つ作業台９をフラップ７上に制限することができ、前記Ｘ方向スライド板８の上部に第２リミットローラ１８が設けられ、前記第２リミットローラ１８をリミットスライド溝１６に入れて、且つリミットシュート１６に相対してスライドさせ、且つ作業台９をＸ方向スライド板８上に制限することができる。
前記第１駆動ユニットは第２ヒンジ１９を介して支持ベース１にヒンジ接続されたフラップスクリューロッド２０と、フラップスクリューロッド２０の回転を駆動するフラップ駆動モータ２１を含み、前記フラップ７の端面上部にフラップスクリューロッド２０と嵌合するスクリューロッドナット２２が設けられ、本実施例においては、反転動作の安定性を保証するために、前記フラップ７の２つの端面の上端にそれぞれ１つのスクリューロッドナットが設けられ、フラップ７の両端に２つのフラップスクリューロッドが対応して設けられる。
図２に示すとおり、前記第２駆動ユニットはＸ方向に沿ってベッドに固定されるラック２３と、Ｘ方向スライド板８に取り付けられる歯車２４及び前記歯車２４を駆動する歯車モータ２５を含み、前記歯車２４はラック２３と噛み合う。
図１２及び図１３に示すとおり、前記第３駆動ユニットはウォーム２６及びウォームを駆動するモータを含み、具体的な駆動方式は同軸駆動であってもよく、又は歯車を介した駆動であってもよく、前記ウォーム２６の軸方向はＸ方向に沿って設置され、前記作業台９の裏面にＸ方向に沿って配列されるローラ２７が設けられ、隣接するローラ２７の間には隙間があって、前記ウォーム２６と係合し、ウォームの螺旋状構造がローラ２７と間隔をおいて係合して、噛み合いに似た構造を形成し、ウォーム２６が回転する時にローラ２７を押して移動させることにより作業台９を駆動して移動させることができる。
図１１及び図１４に示すように、前記ロック機構２８はＴ型ブロック２９、支持ブロック３０、タイロッド３１、皿ばね３２、ばね３３及びタイロッド３１の軸方向の移動を駆動する第４駆動装置３２を含み、前記支持ブロック３０はＸ方向スライド板８に固定され、前記タイロッド３１はＴ型ブロック２９及び支持ブロック３０を貫通し、且つタイロッド３１の端部にＴ型ブロック２９を引っ張ることができる第１径方向突起３４が設けられ、前記ばね３３はＴ型ブロック２９と支持ブロック３０との間に設置され、前記皿ばね３２はタイロッド３１に嵌められ、前記皿ばね３２及びＴ型ブロック２９はそれぞれ支持ブロック３０の外側及び内側に位置し、前記タイロッド３１に、皿ばね３２をタイロッド３１に制限する第２径方向突起３５が設けられ、前記皿ばね３２の両端はそれぞれ支持ブロック３０及び第２径方向突起３５に当接し、前記作業台９の裏面に前記Ｔ型ブロック２９と嵌合するＴ型ロック溝４３が設けられる。ロックされていない状態で、第４駆動装置３２はタイロッド３１を押し、第２径方向突起３５は皿ばね３２を圧縮し、Ｔ型ブロック２９はばね３３の弾力作用で支持ブロック３０から離れる方向へ移動し、支持ブロック３０との間に一定の隙間が生じ、作業台９がＸ方向スライド板８にスライドする時、Ｔ型ブロック２９がＴ型ロック溝４３に入りやすくなり、第４駆動装置３２がタイロッド３１を押すことを停止すると、皿ばね３２は圧縮状態から膨張してリセットし、第２径方向突起３５によってタイロッド３１を引っ張り、タイロッド３１は第１径方向突起３４によってＴ型ブロック２９を引っ張って支持ブロック３０の方向へ移動させ、Ｔ型ブロック２９をロックして、それによりＴ型ブロック２９は作業台９をＸ方向スライド板８上にロックする。本実施例が採用する第４駆動装置は、タイロッド３１に対する推進を実現できるものであれば、油圧シリンダであってもよく、又はステッピングモータで駆動するカム構造であってもよい。
図１５に示すとおり、前記Ｙ方向スライド板１０はコラム３の片側に設置され、工具マガジン３６はコラムの他方の側に設置される。本実施例において、主軸台側はコラムの左側面に掛けられ、工具マガジンは前記コラムの右側面に設置され、移動マニピュレータの方式で工具を交換する。前記コラム３の側面に第１Ｙ方向スクリューロッド３７と、第２Ｙ方向スクリューロッド３８と、それぞれ第１Ｙ方向スクリューロッド３７と第２Ｙ方向スクリューロッド３８を駆動する第１Ｙ方向駆動モータ３９と第２Ｙ方向駆動モータ４０が設けられ、前記Ｙ方向スライド板１０は第１Ｙ方向スクリューロッド３７と第２Ｙ方向スクリューロッド３８に取り付けられ、前記Ｙ方向スライド板１０に２つのＺ方向スライドレール４１が設けられ、前記Ｚ方向ラム１１の両側はＺ方向スライダ４２を介してＺ方向スライドレール４１に取り付けられ、前記フライスヘッド１２はＡ／Ｂ軸揺動式フライスヘッドであり、具体的には連結ロッドによるＡ／Ｂ軸揺動式フライスヘッドである。前記コラム３に、さらにＹ方向スライド板１０のバランスを取るためのバランスシリンダ４４が設けられる。本実施例の主軸はＸ軸を中心とするＡ軸運動を実現し、機械全体の構造がシンプルであり、主軸の剛性が非常に高く、特にアルミニウム合金の航空機エンジン部品、円柱部材の効率的で、高精度の加工に適する。中国国内の航空宇宙産業におけるアルミニウム合金部材の効率的で、高精度の加工設備に求められる要件を満たす。
本発明に記載のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向はいずれも本分野の工作機械の方向において慣用されている呼称であり、各部品の運動と設置の方向関係を区別しやすくするためのものであり、各部品の絶対的な方向を限定するものではない。
本実施例の作業プロセスは以下のとおりである。
材料供給：フラップ７の動作位置は上向きであり、作業台９はフラップ７上に位置し、作業者は加工対象部品をクランプする。
フラップ反転：ワークのクランプが完了した後、第１駆動ユニットはフラップ７を駆動して垂直位置まで回転させて持ち上げ、且つベッド２上のＸ方向スライド板８と平行にする。
作業台上のベッド：第３駆動ユニットのウォーム２６は作業台９をベッド位置まで駆動し、スライドローラ１５は第１支持ライナー１３から第２支持ライナー１４まで転動し、ロック機構は作業台９をＸ方向スライド板８上にロックし、部品を加工する。
加工済み部品の取り外し：加工が完了すると、作業台９は第３駆動ユニットの駆動でフラップ７に戻り、第１駆動ユニットはフラップ７を駆動して水平位置まで回転させ、作業者は部品を取り外し、完了後に次のサイクルへ進む。
以上に記載の実施例は本発明の好ましい実施形態を説明したものに過ぎず、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の設計精神から逸脱しない前提で、当業者が本発明の技術的解決手段に対して行う各種の変形及び改良は、いずれも本発明の特許請求の範囲で確定された保護範囲内に含まれる。

Claims (7)

  1. 支持ベースと、支持ベースに設置されたベッド及び支持ベースに設置されたコラムを含み、前記ベッドと前記コラムは接続アームを介して固定接続される横型５軸フラップマシニングセンタであって、
    前記支持ベースにさらにフラップ装置が設けられ、前記フラップ装置は下部が支持ベースにヒンジ接続されたフラップと、フラップを駆動して反転させることができる第１駆動ユニットを含み、前記ベッドのコラムに向かう片側に、ベッド上でＸ方向に沿ってスライド可能なＸ方向スライド板と、Ｘ方向スライド板を駆動してスライドさせることができる第２駆動ユニットが設けられ、前記フラップに、作業台を駆動してフラップとＸ方向スライド板との間で位置交換させることができる第３駆動ユニットが設けられ、前記Ｘ方向スライド板に作業台をロックできるロック機構が設けられ、前記コラムにＹ方向スライド板が設けられ、前記Ｙ方向スライドプレートにＺ方向ラムが設けられ、前記Ｚ方向ラムにフライスヘッドが設けられることを特徴とする、横型５軸フラップマシニングセンタ。
  2. 前記フラップの下部に第１支持ランナーが設けられ、前記Ｘ方向スライド板の下部に第２支持ランナーが設けられ、前記作業台の裏面の下部にスライドローラが設けられ、前記スライドローラは第１支持ランナー及び第２支持スライドレール上でスライドさせることができ、前記作業台の上部にリミットスライド溝が設けられ、前記フラップの上部に第１リミットローラが設けられ、前記第１リミットローラをリミットスライド溝に入れて、且つリミットスライド溝に相対してスライドさせ、且つ作業台をフラップ上に制限することができ、前記Ｘ方向スライド板の上部に第２リミットローラが設けられ、前記第２リミットローラをリミットスライド溝に入れて、且つリミットスライド溝に相対してスライドさせ、且つ作業台をＸ方向スライド板上に制限することができることを特徴とする、請求項１に記載の横型５軸フラップマシニングセンタ。
  3. 前記第１駆動ユニットは支持ベースにヒンジ接続されたフラップスクリューロッドと、フラップスクリューロッドの回転を駆動するフラップ駆動モータを含み、前記フラップの端面上部にフラップスクリューロッドと嵌合するスクリューロッドナットが設けられることを特徴とする、請求項２に記載の横型５軸フラップマシニングセンタ。
  4. 前記第２駆動ユニットはＸ方向に沿ってベッドに固定されるラックと、Ｘ方向スライド板に取り付けられる歯車及び前記歯車を駆動するモータを含み、前記歯車はラックと噛み合うことを特徴とする、請求項３に記載の横型５軸フラップマシニングセンタ。
  5. 前記第３駆動ユニットはウォーム及びウォームを駆動するモータを含み、前記ウォームの軸方向はＸ方向に沿って設置され、前記作業台の裏面にＸ方向に沿って配列されるローラが設けられ、隣接するローラの間には隙間があって、前記ウォームと係合し、ウォームが回転する時にローラを押して移動させることにより作業台を駆動して移動させることができることを特徴とする、請求項４に記載の横型５軸フラップマシニングセンタ。
  6. 前記ロック機構がＴ型ブロックと、支持ブロックと、タイロッドと、皿ばねと、ばね及びタイロッドの軸方向移動を駆動する第４駆動装置を含み、前記支持ブロックはＸ方向スライド板に固定され、前記タイロッドはＴ型ブロック及び支持ブロックを貫通し、且つタイロッドの端部にＴ型ブロックを引っ張ることができる第１径方向突起が設けられ、前記ばねはＴ型ブロックと支持ブロックとの間に設置され、前記皿ばねはタイロッドに嵌められ、前記皿ばね及びＴ型ブロックはそれぞれ支持ブロックの外側及び内側に位置し、前記タイロッドに、皿ばねをタイロッドに制限する第２径方向突起が設けられ、前記皿ばねの両端はそれぞれ支持ブロック及び第２径方向突起に当接し、前記作業台の裏面に前記Ｔ型ブロックと嵌合するＴ型ロック溝が設けられることを特徴とする、請求項５に記載の横型５軸フラップマシニングセンタ。
  7. 前記Ｙ方向スライド板はコラムの片側に設置され、工具マガジンはコラムの他方の側に設置され、前記コラムの側面に第１Ｙ方向スクリューロッドと、第２Ｙ方向スクリューロッドと、それぞれ第１Ｙ方向スクリューロッド及び第２Ｙ方向スクリューロッドを駆動する第１Ｙ方向駆動モータ及び第２Ｙ方向駆動モータが設けられ、前記Ｙ方向スライド板は第１Ｙ方向スクリューロッド及び第２Ｙ方向スクリューロッドに取り付けられ、前記Ｙ方向スライド板に２つのＺ方向スライドレールが設けられ、前記Ｚ方向ラムの両側はＺ方向スライダを介してＺ方向スライドレールに取り付けられ、前記フライスヘッドはＡ／Ｂ軸揺動式フライスヘッドであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の横型５軸フラップマシニングセンタ。
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